Java SE_异常、Error和Exception、捕获和抛出异常、自定义异常

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本文深入讲解了异常处理的概念，包括异常的基本定义、分类及其在Java中的实现方式。探讨了检查性异常、运行时异常和错误之间的区别，并通过实例演示了如何使用try-catch-finally语句来捕获和处理异常。

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什么是异常

实际工作中，遇到的情况不可能是非常完美的。比如：你写的某个模块，用户输入不一定符合你的要求，你的程序要打开某个文件，这个文件可能不存在或者文件格式不对，你要读取数据库的数据，数据可能是空的等。我们的程序在跑着，内存或硬盘可能满了。等等。
软件程序在运行过程中，非常可能遇到刚刚提到的这些异常问题，我们叫异常。英文是：Exception，意思是例外。这些例外情况，或者叫异常，怎么让我们写的程序做出合理的处理。而不至于程序崩溃。
异常指程序运行中出现的不期而至的各种状况，如：文件找不到、网络连接失败、非法参数等。
异常发生在程序运行期间，它影响了正常的程序执行流程。

简单分类

要理解Java异常处理是如何工作的，你需要掌握以下三种类型的异常：
检查性异常：
- 最具代表的检查性异常是用户错误或问题引起的异常，这是程序员无法预见的。例如要打开一个不存在文件时，一个异常就发生了，这些异常在编译时不能被简单地忽略。
运行时异常：
- 运行时异常是可能被程序员避免的异常。与检查性异常相反，运行时异常可以在编译时被忽略。
错误error：
- 错误不是异常，而是脱离程序员控制的问题。错误在代码中通常被忽略。例如：当栈溢出时，一个错误就发生了，它们在编译也检查不到的。

异常体系结构

Java把异常当作对象来处理，并定义一个基类java.lang.Throwable作为所有异常的超类。
在Java API中已经定义了许多异常类，这些异常类分为两大类，错误Error和异常Exception。

Error

Error类对象由Java虚拟机生成并抛出，大多数错误与代码编写者所执行的操作无关。
Java虚拟机运行错误（Virtual MachineError），当JVM不再有继续执行操作所需的内存资源时，将出现OutOfMemoryError。这些异常发生时，Java虚拟机（JVM）一般会选择线程终止。
还有发生在虚拟机试图执行应用时，如类定义错误（NoClassDefFoundError）、链接错误（LinkageError）。这些错误是不可查的，因为它们在应用程序的控制和处理能力之外，而且绝大多数是程序运行时不允许出现的状况。

Exception（“运行时异常”之外的异常可称为“非运行时异常”）

在Exception分支中有一个重要的子类RuntimeException(运行时异常)
- ArraylndexOutOfBoundsException(数组下标越界)
- NullPointerException(空指针异常)
- ArithmeticException(算术异常)
- MissingResourceException(丢失资源)
- ClassNotFoundException(找不到类)等异常，这些异常是不检查异常，程序中可以选择捕获处理，也可以不处理。
这些异常一般是由程序逻辑错误引起的，程序应该从逻辑角度尽可能避免这类异常的发生（这些异常的出现一般都是程序开发者造成的异常出现）。
Error和Exception的区别：
- Error通常是灾难性的致命的错误，是程序无法控制和处理的。当出现这些异常时，Java虚拟机(JVM)一般会选择终止线程。
- Exception通常情况下是可以被程序处理的，并且在程序中应该尽可能的去处理这些异常。

异常处理机制

抛出异常
捕获异常
异常处理五个关键字
- try、catch、finally、throw、throws

首先查看例子：

当除数为“0”的情况下会报错，抛出异常。
使用关键字来捕获异常。
try和catch关键区域是必要的，finally是可选区域。但是在处理IO流操作或者资源相关的操作需要关闭的操作，那么就需要放在finally中。
假设在当前样例中出现了其他异常
- 在当前类中添加了a()和b()两个方法，相互调用。会出现栈溢出异常。看看不对应的异常怎么捕获。

package com.landray.exception;

public class Test01 {
    public static void main(String[] args) {
       int a = 1;
       int b = 0;
       try {
           //监控区域，在这个代码块中代码出了异常会被捕获
           new Test01().a();
       }catch (ArithmeticException e){//捕获异常（ArithmeticException）
            //如果在try中出现了这个异常（ArithmeticException），那么就会执行catch代码块中的代码
           System.out.println("程序出现异常，变量b不能为0");
       }finally{//处理善后工作
           //程序无论出不出现异常，都会执行这里面的代码。
           System.out.println("finally");
       }
    }
    
    public  void a (){
        b();
    }

    public  void b (){
        a();
    }
}

执行效果为：
很明显不能捕获到这个异常。
在这里插入图片描述
在运行结果中可以看到，无论出现什么异常，这个finally最终都会被执行。处理善后工作，处理完了之后才会去报错。

在捕获不到对应的异常情况下，尝试去捕获最大的异常，这样是能捕获得到的。如下图：
在这里插入图片描述

如果代码里面会出现很多异常，是否能捕获多个？
是可以捕获多个异常的，跟if、else一样的逻辑关系。把捕获的异常一步一步的扩大，最大的异常需要写在最下面，不能写在最上面，因为如果最大的异常在一开就不捕获了，就不会去执行下面的异常捕获。就跟if、else if这样的逻辑，最终只会执行一个。（从小到大的捕获异常）

package com.landray.exception;

public class Test02 {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 1;
        int b = 0;
        try {
            System.out.println(a / b);
        } catch (Exception e) {
            //可以在打印异常之前加一些自己的逻辑判断
            System.exit(1);//例如这里手动结束掉程序
            e.printStackTrace();//打印错误的栈信息
        } finally {

        }
    }
}

在代码编写的时候，如果知道很明显的有可能出现错误。例如：让用户输入除数，用户有可能会输入“0”的情况下，这样就可以进行判断，主动抛出异常。
在这里插入图片描述
throws

package com.landray.exception;

public class Test01 {
    public static void main(String[] args) {
        new Test01().test(1, 0);
    }

    //假设这个方法中处理不了这个异常，就需要把异常往外抛出去，抛到更高级别。（方法上抛出异常）throws
    public void test(int a, int b) throws ArithmeticException {//throws（方法上）
        if (b == 0) {//throw（方法中）
            throw new ArithmeticException();//主动抛出异常，一般在方法中使用。
        }
    }
}

抛出异常之后，调用这个方法的时候，正常情况下，需要进行捕获。如果不用try、catch，遇到这种错误程序就停止了。

package com.landray.exception;

public class Test01 {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            new Test01().test(1, 0);
        } catch (ArithmeticException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    //假设这个方法中处理不了这个异常，就需要把异常往外抛出去，抛到更高级别。（方法上抛出异常）throws
    public void test(int a, int b) throws ArithmeticException {//throws（方法上）
        if (b == 0) {//throw（方法中）
            throw new ArithmeticException();//主动抛出异常，一般在方法中使用。
        }
    }
}

自定义异常

使用Java内置的异常类可以描述在编程时出现的大部分异常情况。除此之外，用户还可以自定义异常。用户自定义异常类，只需继承Exception类即可。
在程序中使用自定义异常类，大体可分为以下几个步骤：
- 创建自定义异常类。
- 在方法中通过throw关键字抛出异常对象。
- 如果在当前抛出异常的方法中处理异常，可以使用try-catch语句捕获并处理；否则在方法的声明处通过throws关键字指明要抛出给方法调用者的异常，继续进行下一步操作。
- 在出现异常方法的调用者中捕获并处理异常。
自定义异常例子：
1.首先编写一个自定义的异常类：
（当输入的数字大于10的时候抛出异常）

package com.landray.exception;

//自定义的异常
public class MyException extends Exception {

    //传递数字>10
    private int detail;

    //构造器（alt+insert）
    /*public MyException(String message) {
        super(message);
    }*/
    //修改后
    public MyException(int a) {
        this.detail = a;
    }

    //如何让别人打印出错误信息，需要写一个toString方法
    //异常的打印信息（alt+insert）
    @Override
    public String toString() {
        return "MyException{" +
                "detail=" + detail +
                '}';
    }
}

2.编写测试异常的类：
报错说这里会出现一个未知的异常，提供的两种解决方法是：
1.在当前方法中进行捕获（try-catch）
2.把这个异常抛出（thows）抛到更高层，让调用这个方法的人进行捕获
在这里进行了捕获外面就不用进行捕获。在这里进行了抛出那么就需要在外面（调用方法的地方）进行捕获。
在这里插入图片描述

因为在上面的方法中，选择了让抛出，让调用者进行捕获，所以在编写方法进行调用的时候会进行异常提醒。（所以在这我会进行捕获）

package com.landray.exception;

public class ExceptionTest {
    //可能会存在异常的方法
    static void test(int a) throws MyException {  //选择抛出，然调用者进行捕获
        System.out.println("传递的参数为：" + a);
        if (a > 10) {
            throw new MyException(a);
        }
        System.out.println("OK");
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            test(1);
        } catch (MyException e) {
        	//可以增加一些处理异常的代码块
        	if(){
        	}else{
        	}
            System.out.println("MyException=>" + e);
        }
    }
}